屈曲约束支撑混凝土框架结构地震反应折减系数研究

提出了一种运用静力推覆和FEMA440等效线性法求解结构体系地震反应折减系数的直接方法,运用此方法分析了按同一剪重比设计的3层、6层、9层的屈曲约束支撑混凝土框架地震反应折减系数,并用时程分析对结果加以验证。结果表明:运用此方法求解R值能够避免了繁琐的试算过程,具有足够的精度和保证率,屈曲约束支撑混凝土框架R值相比普通混凝土框架有明显提高。

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架静力弹塑性分析

目的为给出合理的抗震设计建议,研究不同参数的屈曲约束支撑混凝土框架结构的抗震性能.方法对一个四层三跨的混凝土框架结构进行静力弹塑性分析.建立模型过程中,同时考虑材料的非线性,构件的几何非线性.在此基础上,分析外围钢管的刚度、夹层混凝土的强度、内芯软钢的刚度对混凝土框架结构抗震性能的影响.结果屈曲约束支撑外围套管的厚度对其抗震性能有着较大的影响,建议采用厚度为5 mm的钢管.不同约束混凝土强度对屈曲约束支撑抗震的性能影响:层间位移角相差不到10%,属次要因素,混凝土采用C20即可.结论屈曲约束支撑混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束支撑外围刚度对框架结构的抗震性能影响最大,内部约束混凝土的强度对其影响不大.

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

通过有限元软件OpenSees对采用了T型钢锚固型节点的一个两层三跨屈曲约束支撑混凝土框架进行了模拟,并与试验结果对比,来验证模拟结果的准确性。在此基础上,对试验框架的原屈曲约束支撑结构体系进行抗震性能分析。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合良好,OpenSees可以准确的模拟屈曲约束支撑混凝土框架的受力性能;屈曲约束支撑混凝土框架具有良好的耗能性与水平承载力;屈曲约束支撑框架体系具有较好的抗震性能;屈曲约束支撑能够增加结构体系的侧向刚度,有效控制结构变形。

反复荷载下屈曲约束支撑混凝土框架结构抗震性能研究

为了提高钢筋混凝土框架结构的抗震性能,针对传统支撑受压屈曲的问题,建立了新型屈曲约束支撑和框架结构相结合的结构体系。采用ANSYS有限元软件对安装和不安装屈曲约束支撑混凝土框架在水平往复加载下的抗震性能进行了非线性分析,并与拟静力试验结果进行对比。结果表明:安装屈曲约束支撑框架的承载力较普通无撑框架提高了50.75%;同一位移量级下有撑框架的滞回环面积明显增加,有撑框架的最大耗能是无撑框架的2.97倍;ANSYS有限元模拟结果与拟静力试验结果的误差可以控制在3.40%~17.84%之间,有限元模拟与试验结果吻合较好。在有更强的塑性变形能力的屈曲约束支撑对框架结构的抗震性能有很好的增强作用,相比无屈曲约束支撑的框架结构而言,其滞回曲线较为饱满,混凝土梁中钢筋先于混凝土压碎而发生屈服,属于典型的梁铰破坏机制。

屈曲约束支撑在收尘器混凝土框架减震设计的应用研究

以某抗震设防烈度为9度的水泥厂收尘器下部混凝土框架为研究对象,分别设计了采用耗能型BRB屈曲约束支撑的阻尼器消能减震结构方案和传统的非减震结构方案,并采用PERFORM-3D分析与性能评估软件对两种结构模型进行了地震响应力弹塑性时程计算,对比了两种设计方案的抗震性能。结果表明,屈曲约束支撑能够对结构起到良好的减震作用,在多遇及罕遇地震作用下,减震结构的整体地震力和层间位移角均明显低于非减震结构,抗震性能更高,安全储备更好。采用减震结构相比非减震结构,工程量更少,经济效益更优。

基于节点性能的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

为分析带支撑梁柱节点对屈曲约束支撑混凝土框架体系抗震性能的影响,建立了考虑节点性能影响的屈曲约束支撑混凝土框架模型。分别采用有限元软件OpenSEES和ABAQUS对框架中普通梁柱节点和带支撑梁柱节点进行模拟分析,证明了建模的合理性。在此基础上,用OpenSEES对三种形式的支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,同时采用逐步增量时程分析方法对考虑支撑与梁柱节点的屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能进行全面评估。结果表明:所采用的带支撑梁柱节点具有良好的承载能力,考虑节点性能的支撑框架能够提高模拟精度和真实反映结构的地震反应。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构干式柔性梁柱节点的试验研究

建议了一种由受弯框架与采用梁柱柔性节点的屈曲约束支撑框架并联组成的装配式混凝土双重抗侧力体系,设计并完成了4个装配式梁柱节点试件和1个现浇节点试件的往复加载试验。研究了混凝土楼板、螺栓孔形式等因素对该柔性节点受力性能和破坏模态的影响,并与现浇试件进行了对比。试验结果表明:混凝土楼板对柔性节点刚度及承载力有很大的影响,在设计时不可忽略;螺栓孔形式在结构位移较小时对节点的受力性能没有影响,但当结构位移较大时会影响节点的破坏模式;与现浇节点相比,装配式柔性节点具有很大的变形能力。

屈曲约束支撑方钢管高强混凝土框架节点的有限元分析

目的研究带屈曲约束支撑的方钢管高强混凝土柱-H型钢梁削弱节点的受力性能,找出翼缘削弱方式和削弱程度等因素对其受力性能的影响.方法通过ABAQUS有限元分析软件,对18个传统型节点和削弱型节点模型进行单调荷载作用下的拟静力分析,对比分析在不同轴压比、混凝土强度、梁柱线刚度比和BRB屈服承载力的影响下,传统型节点和削弱型节点的破坏机理.结果梁端翼缘的削弱不会降低屈曲约束支撑的屈服承载力和极限承载力,不会降低节点的承载能力.建议节点的削弱参数按照a=(0.3~0.7)×b_f,b=(0.75~0.85)×h_b,c=(0.2~0.25)×b_f进行取值.结论削弱型节点的梁端塑性铰出现在削弱部位,梁端翼缘的削弱起到塑性铰外移的作用,减小了节点区域应力集中,有利于实现"强柱弱梁、强节点"的抗震设计目标.

屈曲约束支撑混凝土框架节点板连接研究综述及展望

在屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Brace,BRB)钢框架中,节点连接失效是影响其性能发挥的关键。结合BRB钢框架节点连接的失效原因以及混凝土框架自身特点,根据国内外最新研究成果,从三个方面对BRB混凝土框架中的节点板连接设计展开讨论并提出建议。首先节点板与梁柱交界面的荷载作用可分为BRB作用和框架作用,经研究分析推荐采用泛应力法计算BRB作用,采用等效支撑模型计算框架作用;其次采用Thornton方法、修正Thornton方法、Sheng等人和AISC规范建议设计公式来对比节点板受压承载力的计算,结果表明如何确定等效边界条件是研究重点;最后在现有规范条文的基础上,介绍了夹板式双面锚固节点、腹板开孔H型钢预埋件节点、预埋钢骨节点、预紧螺栓节点等研究成果和适用条件,研究表明在往复荷载下预埋件的拉剪复合受力性能是保证节点连接安全的关键。

屈曲约束支撑加固多层混凝土框架施工技术

屈曲约束支撑(buckling-restrained braces,BRB)的施工工序对控制施工误差、实现设计意图有重要作用,且影响施工的难易程度。该文通过对直连式、外贴框架式和内嵌框架式等3种利用BRB加固既有混凝土框架加固连接方式的施工工序研究,讨论了合理的施工工序,以及因设计不当、工序不当和工艺不当而引发的施工问题,研究了减小安装误差、保证质量的措施。以某既有多层混凝土框架的加固工程为例,对直连式施工工序和做法进行讨论。

屈曲约束支撑与混凝土框架梁连接节点的开发和有限元分析

屈曲约束支撑在建筑抗震中表现出优秀的耗能能力,在世界上得到广泛的开发和应用。国内大部分建筑为混凝土框架结构,屈曲约束支撑应用于混凝土框架结构时,由于连接节点较为复杂,需要对节点形式的可靠性进行研究和认证。考虑到H型钢自身刚度大、端部面积大等特性,设计出一种新型H型钢锚固连接节点,同时列举出另外两种衍生和改进的形式,分别为H型钢竖放、H型钢横放、H型钢横放锚板加长。利用ABAQUS有限元分析软件对其受力性能进行分析,在加载点进行单调位移加载,分别得到3种节点形式在受力情况下的位移-荷载曲线,证明3种新型节点的可靠性,以及彼此的性能差异。通过比较,发现3种节点形式的承载能力和受力性能依次提高,原因是H型钢在腹板方向刚度大,横放会增大加载面刚度;另外,加长锚板可以有效避免受压区混凝土过早出现应力集中。最后通过比较节点延性,总结出最实用的节点形式。

钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响,基于能量平衡的塑性设计方法,设计了9层框架支撑结构.选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析.采用OpenSees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型;通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线,分析了地震动持时对结构抗震性能的影响.研究结果表明:试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满,耗能稳定;结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑;整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响;长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%.以ODI为工程需求参数时,考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标INP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性.对于I_(NP-D),罕遇地震水平下,长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍,因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注地震动持时对结构累积损伤的影响.

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的消能减震分析

针对纯钢筋混凝土框架结构在地震高烈度区使用受限的情况,提出在框架中加入BRB形成一种具有耗能减震作用的结构.并选取一个9层钢筋混凝土框架结构,采用反应谱和时程分析两种方法对该框架结构在设置屈曲约束支撑前后的抗震性能进行了对比计算分析.结果表明,在框架结构中合理设置屈曲约束支撑,可以达到小震下增加框架结构的侧向刚度,明显降低结构侧向变形,大震下支撑屈服耗能,保证结构的安全可以取得良好的减、隔震效果.

铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系抗震性能分析

层高高、跨度大、活荷载大特点的物流仓库、数据机房类建筑,采用普通刚接框架将导致梁、柱截面尺寸大,且大震下会出现梁端不屈服而柱脚屈服的现象,因此提出铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系,该体系主要通过梁柱铰接的高强钢框架承担竖向荷载,屈曲约束支撑及相连的刚接普通钢框架组成支撑框架主要承担结构的水平力。结合工程实例,建立有限元模型分析铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系的抗震性能。结果表明:在多遇地震下,地震作用由支撑框架承担;在罕遇地震下,结构刚度退化,结构内力响应下降,屈曲约束支撑产生较大的屈服变形,耗散地震能量,支撑框架中的框架梁、框架柱仍保持弹性状态,铰接高强钢框架的高强钢梁、钢柱保持弹性,结构层间位移角小于1/100;在极罕遇地震作用下,结构仍然不出现塑性铰。与普通刚接框架相比,铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系节省了9%的钢材用量,碳排放降低了9%;铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系抗震性能较好,在高烈度区的层高高、跨度大、活荷载大的建筑中使用具有良好的技术优势。

基于位移的屈曲约束支撑混凝土框架结构抗震设计方法

采用基于位移的抗震设计方法对屈曲约束支撑混凝土框架进行抗震设计,采用线性侧移曲线,基于弹塑性位移反应谱求得结构的屈服基底剪力,对屈曲约束支撑进行设计。按照此方法分别设计5层和10层屈曲约束支撑混凝土框架结构,并对设计结果进行Pushover分析和动力时程分析。结果表明:屈曲约束支撑可有效控制结构的位移,结构的侧移模式与假定基本一致,可实现屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能设计。

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑(Buckling-restrained brace,BRB)钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明:(1)耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;(2)框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;(3)节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;(4)钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。

屈曲约束支撑——混凝土框架结构设计研究

文章采用Etabs软件对一栋15层的屈曲约束支撑-混凝土框架结构进行抗震分析,计算了结构的多遇地震响应,采用静力弹塑性分析法分析了结构在旱遇地震作用下的弹塑性行为,结果表明,在混凝土框架结构中布置屈曲约束支撑可有效增加结构的刚度,减小结构的层间位移;当屈曲约束支撑-混凝土框架结构的层间位移角、底部框架承担的地震倾覆力矩和无支撑框架部分承担的剪力满足本文的设计要求时,框架柱的轴压比限值可以适当提高。

屈曲约束支撑在框架结构中的应用研究

文章以中国移动自贸港IDC项目中的数据中心为工程背景,研究了屈曲约束支撑在框架结构中应用的可行性。从多个角度对3种结构方案进行了比选,结果表明,方案3即带屈曲约束支撑的装配整体式框架结构体系在确保抗震性能的基础上,更能有效控制工程全周期成本。从预埋件与节点板的加工安装、屈曲约束支撑安装、临时固定、支撑最终固定、防火防腐涂装等角度研究了屈曲约束支撑与主体结构同步安装的关键技术。基于ABAQUS软件研究了混凝土框架-屈曲约束支撑结构在频遇与罕遇地震作用下的抗震性能,结果表明,设置屈曲约束支撑后结构在频遇地震作用下始终处于弹性状态;罕遇地震作用下主体结构在不同方向的减震率均大于60%,此时屈曲约束支撑结构进入塑性阶段,通过滞回耗能减少了主体结构的地震响应,较大的提升了结构抗震性能。

屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

消能减震技术能有效地提高装配式混凝土结构的整体抗震性能,改善其破坏模式。然而,目前对屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构尚缺乏试验研究。为了获悉屈曲约束支撑装配式混凝土框架的抗震性能和破坏机理,文章进行3榀屈曲约束支撑装配式混凝土框架和1榀现浇混凝土框架的低周反复荷载试验。研究了地震作用下采用整体式和暗牛腿式预制混凝土梁柱节点的屈曲约束支撑装配式混凝土框架抗震性能,观察和记录试验现象和破坏特征,对各试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力、骨架曲线和延性系数等进行对比分析。试验结果表明:屈曲约束支撑装配式混凝土框架具有良好的耗能能力和延性,能量耗散系数E=1.464～1.759,延性系数μ=3.02～3.61,屈曲约束支撑可以有效地提高装配式混凝土框架的抗震性能,改善其失效模式;研发的支撑与梁柱连接节点的连接构造可以有效地实现屈曲约束支撑与装配式混凝土框架在地震作用下的协同受力。文中研究成果将为屈曲约束支撑在多高层装配式混凝土结构中的设计和应用提供科学依据。

屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架抗震试验性能研究

屈曲约束支撑可以有效地提高装配式钢管混凝土组合框架的抗侧移刚度和耗能减震作用。为研究地震作用下屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能和破坏机理,进行两层单跨屈曲约束支撑单边螺栓端板连接钢管混凝土组合框架的水平低周反复荷载试验。考察柱截面类型和端板形式对结构整体抗震性能的影响。记录和研究了此类混合结构的破坏形式和水平荷载-水平位移滞回曲线,分析和评价其骨架曲线、强度和刚度退化规律、延性和耗能等。试验研究表明,在柱截面含钢率相同条件下,抗侧移体系采用屈曲约束支撑,梁柱连接采用单边螺栓端板连接方式,屈曲约束支撑方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始抗侧刚度大于屈曲约束支撑圆钢管混凝土组合框架,但是其延性和耗能能力反之。试验和分析结果表明:屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能,较大的可变形能力和耗能能力,可以在多高层建筑结构中应用和推广。